Hva er livet? Det er vanskelig å gi en nøyaktig definisjon av livet, men alle kan skille nøyaktig mellom levende og ikke-levende. Det vil si at det gis en annen pris for en levende og en død hest.
Faktisk forstår vi intuitivt hva som lever og hva som er død, men som regel synes vi det er vanskelig å formulere forskjellen nøyaktig. Det er kjent mange forsøk på å gi en definisjon, en definisjon av begrepet "liv", men alle viser seg å være ufullkomne. Derfor nekter en intelligent person generelt å definere, og erstatter den med en tautologi. Å leve er å leve, det der det er liv, som er ordnet som å leve.
For eksempel er livet det som gjør oss i slekt med små bakterier, planter og kjempehvaler. Livet er en konstant og uforutsigbar bevegelse. Livet er noe som kan fødes og dø….
Alle levende organismer består av molekyler. Dessuten lever ikke hvert av molekylene av seg selv. Så vannmolekylet som er inne i muskelcellen er det samme som vannmolekylet i et glass te. Men når de kommer sammen, kan molekyler av et bredt utvalg av stoffer danne for eksempel en muskelcelle som har evnen til å trekke seg sammen og reagere på endringer i miljøet, med et ord, å leve.
Vi kaller et mirakel det vi ikke kan forklare. Derfor blir den tilsynelatende umerkelige overgangen fra ikke-levende molekyler til en levende organisme ofte kalt livets mirakel. På den annen side, kanskje vi selv mystifiserer det vi ser, men alt er mye enklere …
"Livet er en måte å eksistere på proteinkropper, hvis essensielle øyeblikk er en konstant utveksling av stoffer med den ytre naturen som omgir dem, og med avslutningen av denne metabolismen, stopper også livet, noe som fører til nedbrytningen av protein." Denne definisjonen ble gitt av Friedrich Engels - og relativt nylig var den veldig populær hos oss. Vel, ikke en så dårlig definisjon. Men er det nok?
Engels selv trodde ikke det. For ham er metabolisme bare et essensielt, men ikke det eneste kriteriet for livet. Det kan også være iboende i et livløst objekt. Anta at vi har to ugjennomsiktige bokser som har hull "ved inngangen" og "ved utgangen". Hva er inni - vi vet ikke. Imidlertid kan vi måle luftens tilstand ved innløpet og utløpet. Målinger har vist at i begge tilfeller har vi en oksygenmangel ved utgangen, en økt konsentrasjon av karbondioksid og vanndamp.
Vi måler temperaturen og ser at luften ved utløpet er varmere enn ved innløpet. Vi har rett til å konkludere med at hver boks inneholder et system som kan bytte stoffer med miljøet. Vi åpner boksene og det vi ser … i en av dem er det en levende mus, og i den andre - et brennende lys. Metabolismekriteriet fungerer ikke her, det gjør det ikke mulig å skille å leve fra ikke-levende, å skille forbrenningsprosessen fra åndedrettsprosessen.
Kampanjevideo:
Hvis vi avbryter lufttilførselen, dør musen. Men selv en død organisme kan utveksle stoffer med miljøet. Dette er spesielt grunnlaget for dannelsen av fossiler: restene av dyr og planter i berglaget gir miljøet organisk materiale, og mineraler tar sin plass. Spesielt forstenede trær er fantastiske: utad bevarer de strukturen i tre til minste detalj, men den ble erstattet for millioner av år siden av silisiumdioksyd og jernoksider.
Hvilken konklusjon kan trekkes her? Metabolisme er en nødvendig tilstand hvis vi snakker om en levende tilstand. Metabolisme alene er imidlertid ikke nok til å definere livet! Noe annet er nødvendig.
La oss prøve igjen. For det første er livet aktivt. Livet fungerer. Selv om det er "i passiv", tilpasser seg forholdene (det vil si "lider": "lidelse" i Aristoteles er en kategori av underkastelse, en kategori motsatt til handling: actio - passio), er den aktive komponenten fortsatt bevart, en uavhengig handling, som den var, " fra meg selv og for meg selv. " Slik aktivitet skjer nødvendigvis med energiforbruket i systemet: for å leve blir energi brukt! For det andre er livet vedlikehold og reproduksjon av en alltid konkret orden, en bestemt, spesifikk struktur. Spesielt spesifikk. Dette er hva energi blir brukt og energi blir brukt på!
Hva er aktiv avspilling? Dette er en prosess når systemet reproduserer seg selv og opprettholder sin integritet, ved hjelp av miljøelementer med lavere orden. En passiv prosess av denne typen er på ingen måte et tegn på liv. Fuglen reproduserer reirene hvert år, beveren bygger en demning, men verken reiret eller demningen kan betraktes som levende gjenstander, i motsetning til deres byggere. Generelt er det lite sannsynlig at en fugl kan fås, reprodusert fra et rede, en bever - fra en demning og en Bigfoot - fra stien hans …
Videre på energiforbruket. Av hvilken grunn er dette en nødvendig forutsetning for å definere livet? Fordi det gjør det mulig å skille levende vesener fra andre selvgjengivende strukturer, for eksempel en krystall.
Allerede på 1700-tallet ble det trukket analogier mellom veksten av organismer og veksten av krystaller. Faktisk har hver krystall sin egen spesifikke struktur, som oppstår spontant. Natriumklorid krystalliserer i form av en terning, karbon (diamant) - i form av en oktaeder. Klynger og vekster av krystaller er noen ganger overraskende lik strukturene i den levende naturen. La oss huske de froste mønstrene på vindusrutene. Noen ganger ligner de bladene på bregner og andre rare planter i en slik grad at de virker mer virkelige enn de virkelige. Selv metaller danner slike strukturer. Metallurgister over hele verden er godt klar over det såkalte "Chernov-treet". Under støping av metallprodukter kan det dannes hull, skall, som eksperter kaller dem. Og noen ganger vokser jernkrystaller sammen i slike skjell - dette ligner veldig på en kjent plante.
Og likevel er analogiene mellom frostmønstre og ferneblader misvisende. Selv om disse strukturene er lik utad, er prosessene for deres dannelse diametralt motsatt energisk. En krystall er et system med et minimum av fri energi. Hva betyr det? Dette betyr at under krystallisering frigjøres energi i form av varme. For eksempel, når ett kilo "frostmønstre" oppstår, bør 619 kcal varme slippes ut.
Den samme mengden energi må brukes på ødeleggelsen av denne strukturen. Fernblader, derimot, absorberer energien fra solstrålene når de oppstår og vokser. Ved å ødelegge denne strukturen kan vi få energi tilbake. Vi gjør dette for eksempel ved å brenne kull, som ble dannet fra restene av gigantiske bregner fra den paleozoiske æra, eller bare sole oss rundt en vanlig brann. Og poenget her er ikke i selve det bladlignende mønsteret, som utover forener skogbregnen og mønsteret på glasset.
En formløs isflak med samme masse vil kreve samme mengde energi for å smelte og fordampe. Og for dannelsen av den ytre kompleksiteten til et planteblad, blir energi brukt, ubetydelig sammenlignet med det som er bevart i organisk materiale.
Men hva med den ytre likheten? Poenget er dette. Både bregneblader og frostmønstre har maksimalt overflateareal for et gitt volum. For en bregne (og hvilken som helst annen plante) er dette nødvendig, fordi respirasjon og assimilering av karbondioksid går gjennom bladoverflaten. I tilfeller der det er nødvendig å redusere forbruket av vann til fordampning, får planter, som kaktus, en sfærisk form med et minimum overflateareal. Men dette må betales av en reduksjon i CO2-assimileringen og som en konsekvens av en nedgang i veksten.
Vanndamp, som krystalliserer seg på kaldt glass, danner også en struktur med maksimal overflate, fordi tapet av fri energi er maksimalt i dette tilfellet (krystaller vokser fra overflaten). Så analogiene mellom krystaller og levende organismer har ingen vesentlig betydning, for å si det sånn. Væsken, som kastes ut av karet i null tyngdekraft, har form av en ball (minimum overflatespenningsenergi). Men dette kan knapt bety at lovene i kosmos ligner spillereglene med baller ved biljardbordet!
For å være rettferdig, bør det bemerkes at krystallinske former ikke er fremmede for livet. Mange kjenner store og helt ufarlige tusenbeinsmygg med lange skjøre lemmer. Larvene deres lever i fuktig jord og lever av råtnende planterester. Blant dem er det individer malt i blått med en iriserende fargetone. De virker sløv, og de er faktisk syke - smittet med det såkalte regnbueviruset. I hemolymfen av slike larver under et mikroskop kan det finnes krystaller av fantastisk skjønnhet, iriserende som safirer.
Disse krystallene er sammensatt av viruspartikler - virioner. Når larven dør, vil de komme inn i jorden for å bli svelget av larvene til en ny generasjon mygg. Forresten, slike krystaller dannes av mange virus, og ikke bare insektvirus. Men det er viktig at dette nettopp er den inaktive formen for virusets eksistens, i motsetning til den aktive, levende. I form av en krystall multipliserer ikke viruset seg, men bare gjennom sine "harde tider" på denne måten. Den berømte fysikeren Erwin Schrödinger kalte kromosomet for "aperiodisk krystall". Faktisk er det kjernefysiske stoffet i cellen i delingsperioden bestilt, og formelt kan det kalles en krystall. Men når et kjernefysisk stoff (kromatin) "pakkes" inn i et kromosom, er det igjen inaktivt, og kromosomet i seg selv er bare en måte å overføre kromatin fra celle til celle.
Så, ingen ekstern energi er nødvendig for krystallisering. Men for å opprettholde og reprodusere sin egen livsorden i neste generasjon, trenger kroppen å absorbere energi (i form av lette kvanta eller uoksiderte organiske forbindelser, enkle stoffer og frigjøre oksyderte avfallsprodukter osv.). Dette er metabolisme.
Men hvorfor er dette byttet for? "Alt strømmer," sa Heraklitus fra Efesos. Hvis dette er tilfelle, "strømmer" mest av alt den levende organismen. Han er en strøm langs hvilken energi og stoffer kontinuerlig beveger seg - elementer for rekonstruksjon av strukturer. Gjennom hele livet skjer det kontinuerlig erstatning av gamle mobilstrukturer med nydannede. Så, blodceller blir erstattet helt etter 4 måneder. Til syvende og sist er dette også reparasjonsarbeid, men kroppen erstatter ikke bare celler som har fått feil, men alt.
De sier at nerveceller ikke gjenopprettes. Dette betyr at kroppen ikke genererer nye nerveceller, de formerer seg ikke - det er så mye som det var. Ja, det blir ikke dannet helt nye celler. Men gjennom hele livet blir de stadig gjenoppbygd. Det er som en dyp overhaling og ombygging av et hus. Huset er gammelt, men renovert og i utmerket stand! Vi kan bare formelt vurdere nevronene som vi slutter livet med, de samme cellene som vi startet det med.
Og et uttrykk til: spesifikk struktur. Hva det er? Fra generasjon til generasjon reproduserer organismer ordningskarakteristikken til arten de tilhører. Dette gjøres med nesten perfekt presisjon (ordet "nesten" er ekstremt viktig). Her spiste ulven en hare. Trenger han organene til en hare, dens vev, proteiner og nukleinsyrer - alt som er spesifikt for strukturen "hare", "hare ordering"? Selvfølgelig ikke!
Alt dette i ulvenes mage vil bli til en blanding av organiske stoffer med lav molekylvekt - aminosyrer, karbohydrater, nukleotider, etc., felles for all levende natur, ikke-spesifikk. Ulvens kropp vil oksidere noen av dem til karbondioksid og vann for å (bruke den mottatte energien!) Å bygge fra de gjenværende ikke-spesifikke stoffene sin egen, spesifikt ordnede struktur "ulv" - dens proteiner, celler og vev. Gi ulven en kjemikeres syntetiserte aminosyremiks, og den vil gjøre det samme.
Er dette slik med hensyn til livet som sådan, livet generelt? Spørsmålet er åpent. Men slik er ting på jorden. Terrestriske organismer trenger ikke andres ordre. De sliter, og kjemper desperat mot henne. Alle vet om mange medisinske forsøk på å transplantere forskjellige organer eller vev til dyr og mennesker: hjerte, lunger, nyrer, bukspyttkjertel osv. Er det mulig å kalle disse forsøkene vellykkede? Resultatet var alltid likt: de transplanterte organene hadde en vedvarende tendens til avvisning.
De eneste unntakene var organer "av samme orden" med pasienten, hentet fra en identisk tvilling - og dette er en "strukturell" kopi av samme organisme. Når det gjelder vev, foretrekker legene å ta dem til transplantasjon fra samme organisme: for eksempel blir huden fra offerets ben transplantert til stedet som er berørt av forbrenningen. Det er mulig å bevare et fremmed transplantert organ bare ved å undertrykke det beskyttende immunforsvaret for dannelse av antistoffer. Men da vil pasienten være forsvarsløs mot enhver infeksjon! Dette er en enorm, dødelig risiko, og på en eller annen måte handler det til slutt bare om livets fortsettelse, men ikke om forlengelsen av et normalt fullt liv.
Selv hormoner, så å si, er ganske enkelt bioaktive stoffer (det vil si ikke bare komplekse biologiske formasjoner) er artsspesifikke. Her er det selvfølgelig et gap, det er forskjell i grad. For eksempel har insulin, det eneste effektive middel mot diabetes, en relativt lav artsspesifisitet, så dette proteinet isolert fra bukspyttkjertelen hos storfe kan brukes til å behandle diabetikere. Men veksthormonet - somatotropin - er artsspesifikt. For behandling av dvergvekst hos mennesker er det nettopp det menneskelige veksthormonet som skilles ut fra hypofysen til en avdødt person. (Ja, ja, det er ingen annen måte ennå).
Noen vil legge merke til: det er komplekse organismer, deres strukturelle identitet er kompleks, og naturlig nok er deres strukturelle spesifisitet ganske krevende. Men det er enkle organismer, det er til og med de enkleste. Hvordan da? Det ser ut til at lavere organismer burde ha mindre aversjon mot "fremmed orden". Faktisk lykkes fisk og amfibier med organtransplantasjon mellom forskjellige arter, og storfe somatotropin kan stimulere veksten av ørret. Men alt dette er kunstige forslag laget av eksperimentatoren. Dette betyr at ikke en helt "normal", unaturlig løpet av livet. Til slutt sier de: hvis du slår en hare, vil han lære å tenne fyrstikker. Det eneste spørsmålet er, vil denne uheldige jaktdyren fortsatt være en hare? La oss si det slik: en hare som dør i ulvetenner er mye mer en hare, mer sann, "riktig" enn en hare,som kan tenne fyrstikker!
Dyr, som spiser på andre dyr eller planter, begynner med å ødelegge andres ordre. Mat i magen og tarmene brytes ned til enkle kjemiske forbindelser, og ved strukturen til for eksempel aminosyrene glycin eller fenylalanin er det umulig å fortelle om de er hentet fra proteinene fra storfe, erter eller syntetisert av en kunstig smart kjemiker som bruker briller. Fra disse elementære byggesteinene i livet bygger organismer bare sine iboende strukturer. Hver organisme er preget av en unik, iboende eneste kombinasjon av proteinmolekyler. Og allerede på dette grunnlaget dukker det opp et kompleks av alle egenskapene til organismen - på nivå med celler, vev og organer.
I planter er dette enda mer uttalt. Vann, et sett med næringssalter, karbondioksid og lys - med dette settet av de samme faktorene, vokser en rose fra ett frø, en nesle vokser fra et annet, og et tre vokser fra det tredje (og ikke i det hele tatt "Chernov-treet" - husker du?). Hver gang - et bestemt anlegg med sitt eget sett med egenskaper. Med sin ryddighet.
Så, organismen tar energi utenfra, ikke orden. På grunn av denne energien bygger han sin spesifikke ordning "etter sitt slag" - slik det ser ut til, blir det sagt i Skriften, og forsømmer andres. Fra et kyllingegg - en homogen masse av eggeplomme og protein - vises en kylling med hode, ben, vinger. Og denne enkle tingen, dette mirakelet kalles liv.
S. Minakov
